李文福

（濟(jì)寧醫(yī)學(xué)院精神衛(wèi)生學(xué)院，山東 濟(jì)寧272067）

創(chuàng)造力或者創(chuàng)造性是人類文明的基石和經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的動力［1］。鑒于創(chuàng)造性對于人類社會發(fā)展的極端重要性，創(chuàng)造性思維的神經(jīng)機(jī)制已然成為行為和腦科學(xué)研究工作的重要主題之一。隨著認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的發(fā)展，靜息狀態(tài)功能核磁共振成像（resting－state functional magnetic resonance ima－ging，rs－fMRI）技術(shù)為探索人類行為的認(rèn)知神經(jīng)機(jī)制提供了技術(shù)支持，為揭示創(chuàng)造性的腦機(jī)制提供了全新的視角。

研究者借助研究天才人物的大腦特點來探索創(chuàng)造性的神經(jīng)機(jī)制。比如對愛因斯坦的大腦進(jìn)行的研究［2－5］，發(fā)現(xiàn)在前額葉皮層、初級感覺運動皮層、運動皮層以及頂葉皮層等區(qū)域異于普通對照組。但此類基于單個被試的研究結(jié)果的外部效度受到詬?。?，4］。高校中不乏取得卓著學(xué)術(shù)成就的科研人員，這一群體是科學(xué)研究的重要推動者，對于科技創(chuàng)新和社會發(fā)展具有重要推動作用，對獲得高低不同學(xué)術(shù)成就高校教師的大腦差異進(jìn)行研究，或許可以彌補個案研究的不足，從而盡早摸清創(chuàng)造性的本質(zhì)。靜息態(tài)腦成像反映的是大腦在靜息狀態(tài)下的自發(fā)活動情況，最近該技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用于創(chuàng)造性腦機(jī)制的有關(guān)研究中。局部一致性（regional homogeneity，ReHo）是由杭州師范大學(xué)臧玉峰團(tuán)隊提出的一種反映大腦自發(fā)活動的指標(biāo)［6］。該參數(shù)是指一個體素與其周圍相鄰體素的時間序列的相關(guān)，反映了大腦局部區(qū)域內(nèi)神經(jīng)元活動的一致性情況。研究表明ReHo可以反映個體認(rèn)知能力差異的神經(jīng)基礎(chǔ)。比如有研究發(fā)現(xiàn)ReHo反映了個體在反應(yīng)抑制能力上的差異［7］，還有研究表明Re－Ho可以預(yù)測個體在智力水平上的差異［8］。但到目前為止還缺乏創(chuàng)造性的腦局部活動一致性情況的研究。研究大腦局部腦區(qū)的功能活動一致性情況有助于解釋創(chuàng)造性的大腦機(jī)制，并進(jìn)一步理解創(chuàng)造性的本質(zhì)。本文應(yīng)用靜息態(tài)功能磁共振成像技術(shù)，采用ReHo的分析方法，研究高校獲取過不同學(xué)術(shù)成就的科研人員在大腦自發(fā)活動上的差異。

1 資料與方法

1．1 被試

我們首先從西部某高校具有二級教授職稱的教師中選取具有較高學(xué)術(shù)成就者作為研究被試，由于條件限制，先后納入11名高學(xué)術(shù)成就被試，平均年齡為（55．5±8．1）歲，平均受教育年限為（20．1±2．4）a。另外隨機(jī)選取11名在年齡和受教育年限上匹配的控制組被試，平均年齡為（52．1±9．6）歲，平均受教育年限為（18．1±4．0）a。由于參與實驗的高學(xué)術(shù)成就被試均為男性，因此控制組被試也皆為男性。最后共22名被試參加了本次實驗，所有被試皆為右利手，無神經(jīng)心理問題或疾病史，無腦外傷經(jīng)歷。實驗前告知所有受試者該研究的研究過程和研究細(xì)節(jié)，被試知情了解后自愿簽訂知情同意書。該研究所有試驗程序和處理皆通過了學(xué)術(shù)倫理委員會的審查。

本文高學(xué)術(shù)成就被試是指那些比其他老師發(fā)表了更多的SCI（science citation index）檢索論文以及更多的CNKI（Chinese national knowledge infrastructure）檢索論文，并獲得了更多獎勵和榮譽的人。另外這些被試也主持過更多的國家級研究項目和省部級研究項目?？刂平M被試在發(fā)表文章數(shù)量、獲得的獎勵和主持的項目方面都顯著少于高學(xué)術(shù)成就組被試。

1．2 靜息態(tài)數(shù)據(jù)采集

靜息態(tài)數(shù)據(jù)采用3．0T西門子磁共振成像儀（Siemens Medical，Erlangen，Germany）獲得。實驗開始前讓被試換上實驗室專用掃描服裝，以避免衣服上的金屬物體對被試安全和成像質(zhì)量的影響，同時取下被試佩戴的金屬首飾或假牙等。告知被試在整個掃描過程中頭不要動，閉眼休息［9］。采用專用耳塞降低儀器噪音的干擾，并采用塊狀泡沫固定被試頭部以減少頭動。數(shù)據(jù)應(yīng)用回波平面成像（Echo－Planar Imaging，EPI）序列獲得，參數(shù)為：層數(shù)＝32，重復(fù)時間（repetition time，TR）＝2000毫秒（ms），回波時間（echo time，TE）＝30ms，反轉(zhuǎn)角（flip angle）＝90°，視野（field of view，F(xiàn)OV）＝220mm×220mm，層厚（slice thickness）＝3mm，層間距（slice gap）＝1mm，矩陣（matrix）＝64×64，體素大小為（voxel size）＝3．4×3．4×4mm3。掃描總時間為8min4s，共獲得242個時間點的連續(xù)圖像。

1．3 靜息態(tài)數(shù)據(jù)預(yù)處理

靜息態(tài)數(shù)據(jù)使用基于Matlab平臺的DPARSF軟件（data processing assistant for resting－state fMRI software；http：／／www．restfmri．net／forum／DPARSF）［10］進(jìn)行預(yù)處理以得到每個體素的ReHo值。具體流程包括：檢查每個被試的數(shù)據(jù)質(zhì)量，剔除掃描不全或者偽影的被試數(shù)據(jù)；將原始DICOM數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為NIFTI數(shù)據(jù)格式；為了避免磁共振信號開機(jī)時的不穩(wěn)定和被試剛剛進(jìn)入掃描儀的不適應(yīng)帶來的影響，刪除前十個時間點采集的數(shù)據(jù)；所有剩余的232個時間點的圖像進(jìn)行時間層校正、頭動校正并標(biāo)準(zhǔn)化到MNI標(biāo)準(zhǔn)空間，標(biāo)準(zhǔn)化后的體素大小是3mm×3mm×3mm，刪除頭動大于3mm和3°的被試數(shù)據(jù)；對數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波（0．01～0．08Hz）和去線形漂移；最后計算每個體素的ReHo值，該參數(shù)應(yīng)用肯德爾和諧系數(shù)計算一個體素和周圍其他體素的時間序列的相似性［6］。

1．4 統(tǒng)計學(xué)方法

所有被試的行為數(shù)據(jù)采用SPSS 13．0進(jìn)行統(tǒng)計處理和分析。采用SPM8（statistical parametric mapping software；http：／／www．fil．ion．ucl．a(chǎn)c．uk／spm）中的雙樣本t檢驗探索高學(xué)術(shù)成就組被試和控制組被試在大腦自發(fā)活動ReHo上的差異。同時將年齡、受教育年限作為無關(guān)變量加以控制。

為了排除數(shù)據(jù)分析過程中多重比較帶來的影響，腦影像數(shù)據(jù)的結(jié)果應(yīng)用REST軟件包（http：／／www．restfmri．net）［11］中的 AlphaSim 程序進(jìn)行多重比較校正，該方法使用蒙特卡洛模擬的方法控制多重比較校正中發(fā)生錯誤的概率。將體素水平的閾值設(shè)置為P＜0．01，平滑核設(shè)置為8mm，進(jìn)行5000次模擬，從而得到P＜0．05的校正水平，此時最小團(tuán)塊大于80個體素（2160mm3）。

2 結(jié)果

2．1 行為數(shù)據(jù)結(jié)果

首先對年齡、受教育年限、SCI文章數(shù)目、CNKI文章數(shù)目、國家級項目數(shù)目和省部級項目數(shù)目進(jìn)行獨立樣本t檢驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：在年齡上，高學(xué)術(shù)成就組被試的平均年齡為（55．5±8．1）歲，控制組被試的平均年齡為（52．1±9．6）歲，兩組之間無顯著差異（P＝0．174）；在受教育年限上，高學(xué)術(shù)成就組被試的平均年限為（20．1±2．4）a，控制組被試的平均年限為（18．1±4．0）a，兩組之間無顯著差異（P＝0．374）；在SCI文章發(fā)表數(shù)量上，高學(xué)術(shù)成就組被試的平均篇數(shù)為（37．8±55．4）篇，控制組被試的平均篇數(shù)為（2．0±4．6）篇，高學(xué)術(shù)成就組被試的SCI文章數(shù)量現(xiàn)顯著高于控制組被試的SCI文章數(shù)量（P＝0．007）；在CNKI文章發(fā)表數(shù)量上，高學(xué)術(shù)成就組被試的平均篇數(shù)為（112．5±108．9）篇，控制組被試的平均篇數(shù)為（11．8±16．5）篇，高學(xué)術(shù)成就組被試的CNKI文章數(shù)量顯著高于控制組被試的CNKI文章數(shù)量（P＝0．045）；在國家級項目申請數(shù)量上，高學(xué)術(shù)成就組被試的平均項目數(shù)量為（4．0±2．9）項，控制組被試的平均項目數(shù)量為0項，高學(xué)術(shù)成就組被試獲得的國家級項目數(shù)顯著高于控制組被試獲得的國家級項目數(shù)（P＜0．001）；在省部級項目申請數(shù)量上，高學(xué)術(shù)成就組被試的平均項目數(shù)量為（3．2±3．1）項，控制組被試的平均項目數(shù)量為（0．5±1．2）項，高學(xué)術(shù)成就組被試獲得的省部級項目數(shù)顯著高于控制組被試獲得的省部級項目數(shù)（P＜0．018）。見表1。

2．2 腦影像數(shù)據(jù)結(jié)果

對高學(xué)術(shù)成就組和控制組被試進(jìn)行雙樣本t檢驗，同時將被試年齡和受教育年限作為協(xié)變量進(jìn)行控制，以排除可能的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)高學(xué)術(shù)成就組被試比控制組被試ReHo升高的區(qū)域有：右側(cè)海馬和海馬旁回，ReHo降低的區(qū)域有：右側(cè)枕上回／楔片／楔前葉、左側(cè)中央前后回和右側(cè)中央前后回。見表2、圖1。

表1 高學(xué)術(shù)成就組被試和控制組被試的人口統(tǒng)計學(xué)特征

表2 高學(xué)術(shù)成就組與控制組ReHo值差異的腦區(qū)

3 討論

本研究應(yīng)用靜息態(tài)功能磁共振成像技術(shù)，選取具有較高學(xué)術(shù)成就的大學(xué)教授作為被試，采用反應(yīng)大腦局部活動一致性的ReHo值作為指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)高學(xué)術(shù)成就組被試與控制組被試相比，在右側(cè)海馬和海馬旁回區(qū)域的ReHo值升高，而在右側(cè)枕上回／楔片／楔前葉、左側(cè)中央前后回和右側(cè)中央前后回區(qū)域的ReHo值降低。

有關(guān)海馬在創(chuàng)造性思維過程中的作用的證據(jù)首先來自Luo等［12］的研究，研究者要求被試解決類似“你打死了它卻流你自己的血”的謎語，并提供謎底以促發(fā)被試的頓悟反應(yīng)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)頓悟激活了右側(cè)海馬。Duff等［13］在研究中使用托蘭斯創(chuàng)造性測驗的言語和圖畫分量表測量被試的創(chuàng)造性思維能力，選擇海馬受到損傷的被試和健康控制組被試作為研究對象，發(fā)現(xiàn)海馬受損的被試在圖畫和言語量表上的成績顯著低于控制組被試，表明海馬在創(chuàng)造性思維過程中的關(guān)鍵作用。Chavez等［14］在研究中發(fā)現(xiàn)當(dāng)被試在完成圖畫和言語創(chuàng)造性任務(wù)時，右 側(cè)海馬旁回的腦血流量和被試的創(chuàng)造性任務(wù)上的成績正相關(guān)。本研究中，高學(xué)術(shù)成就者比普通控制組被試在海馬上的ReHo值升高，可能反映了在科學(xué)研究過程中，如果想要獲得較高學(xué)術(shù)成就，就必須依賴于創(chuàng)造性的問題發(fā)現(xiàn)或者問題解決能力，從而可以達(dá)成比其他人更高的學(xué)術(shù)成就，發(fā)表更多的學(xué)術(shù)論文和受到更多的研究項目的資助，而這種行為上的表現(xiàn)就反映在右側(cè)海馬較高的ReHo值上。

圖1 高學(xué)術(shù)成就組與控制組ReHo值差異的腦區(qū)

另外，我們發(fā)現(xiàn)高學(xué)術(shù)成就組被試在右側(cè)楔前葉和左右側(cè)中央前回／后回上的ReHo值顯著低于控制組被試。左右側(cè)中央前回／后回是頂葉的主要結(jié)構(gòu)，負(fù)責(zé)觸覺的感知，雙側(cè)中央前后回降低的ReHo值可能和降低的觸覺信息加工敏感度有關(guān)，這種敏感度的降低，使個體較少受到外界信息的干擾，更多地專注于對外界信息的內(nèi)部加工，從而得到更有創(chuàng)造性的想法。高學(xué)術(shù)成就者在處理外界信息的時候可能更傾向于依賴內(nèi)部思維而不是外界感覺印象，從而得出獨特于他人的創(chuàng)造性結(jié)果，獲得更高的學(xué)術(shù)成就。以往研究表明楔前葉和目標(biāo)導(dǎo)向的信息加工有關(guān)［15］，并且涉及個體不斷收集更新周圍世界以及自身的信息［16］。Takeuchi等［17］在研究中發(fā)現(xiàn)個體的發(fā)散思維能力和楔前葉的局部腦血流量顯著負(fù)相關(guān)。Zhang等［18］在研究中也發(fā)現(xiàn)個體感知新穎物體和感知常規(guī)物體相比更多地激活了楔前葉，可能表明楔前葉和整合新穎物體的非常規(guī)特征有關(guān)。本研究中，個體為了獲得更高的學(xué)術(shù)成就，就要摒除外界多余信息的干擾，更多依賴對內(nèi)部信息的加工，在加工的過程中，將常規(guī)事物的某些特征相結(jié)合，形成新穎事物并保持對這種新穎物體的敏感性，從而獲得高于普通控制組的學(xué)術(shù)成就，這些成就表現(xiàn)在發(fā)表更多的學(xué)術(shù)論文和獲得更多的項目資助上。

由于種種條件限制，研究還存在一定局限性。如樣本容量較小，沒能納入更多學(xué)校的高學(xué)術(shù)成就人員作為被試；沒能使用創(chuàng)造性問卷測量被試的創(chuàng)造性水平，為研究提供輔助數(shù)據(jù)支持；研究中的所有被試均為男性，沒能納入女性被試等。由此在結(jié)果的推廣和解釋方面受到限制。

總之，本研究應(yīng)用局部一致性（ReHo）的分析方法，對高低學(xué)術(shù)成就者在靜息狀態(tài)下的大腦自發(fā)活動進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)高學(xué)術(shù)成就者右側(cè)海馬的ReHo值增強，右側(cè)楔前葉和左右側(cè)中央前回／后回的ReHo值降低。研究表明個體獲得的學(xué)術(shù)成就與靜息狀態(tài)下的大腦自發(fā)活動有關(guān)，研究結(jié)果為進(jìn)一步說明高低不同學(xué)術(shù)成就者的生理差異提供了數(shù)據(jù)支持。未來可以開展包含更多被試的縱向跟蹤研究，從而回答腦生理變化和學(xué)術(shù)成就高低之間的先后因果關(guān)系，對于提高國家科學(xué)研究水平，建設(shè)創(chuàng)新型國家具有重要意義。

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